基于相移超结构光栅的ROF单边带调制系统（英文）

提出了一个利用相移超结构光栅构建的典型ROF单边带调制系统。改变倾斜角,光栅就会呈现不同的传播特性。将不同的相移插入光栅的不同位置就会得到不同的透射谱特性。因此该光栅可视为滤波器应用于单边带调制系统中。反射谱的负斜率特性使得低阶边带会经历更高的衰减。所以,仅仅使用一个相移超结构光栅就可以简单地实现双边带到载波单边带的转换。与此同时,还可以通过改变光栅的倾斜角优化光载波抑制比。在实验中,60 GHz的毫米波信号产生的同时光载波抑制比也由33.02 dB优化到1.31 dB,经过30 km光纤传输后的最小误码率可以达到1.966e-44,所以仅仅通过一个相移超结构光栅就可以大大提高链路性能。

超结构光栅DBR半导体激光器的数值模拟

利用传输矩阵法模拟了超结构光栅DBR半导体激光器的光谱特性。计算中,把超结构光栅DBR半导体激光器的增益区、位相区和超结构光栅DBR的每一个节距看成基本单元。在阈值以下,对于有源区和超结构光栅DBR的不同注入电流,发射光谱显示出不同的输出特征。同时,这种方法还反映出激光器的阈值条件和可调谐的特征。

三角形二维周期结构光栅的衍射场

通过实验得出三角形二维周期结构光栅的夫琅禾费衍射图样;根据基尔霍夫衍射积分公式及相移-位移定理推导出三角形二维周期结构光栅在像面上的波前函数、振幅分布函数及光强分布函数;利用计算机数值模拟出三角形二维周期结构光栅在像面上振幅分布和光强分布的图样;分析衍射图样得出三角形二维周期结构光栅衍射的特征;结果表明:光的衍射具有提取、携带衍射屏信息的能力,可为研究全同单元组成的凝聚态物质结构时提供一种新的研究方法。

基于RCWA的铁微结构光栅红外辐射特性分析

微结构光栅在材料光谱发射率控制方面具有独特的优势和广阔的应用前景。利用严格耦合波分析(RCWA),结合铁的电磁参数,考察了铁微结构发射率在红外波段的光谱选择性,并结合光栅区场的分布特征,分析了形成光谱和极化选择性的物理机理。所分析结构在红外发射率控制的相关应用中具有指导意义。

不同结构光栅的衍射光强分布

构造了不同折射率介质组成的透光元件A及元件A组成的光栅,并计算平行光垂直透过元件A及元件A组成的光栅时衍射光强的分布,通过实验演示了一些不同结构光栅的衍射光强分布.

铝基微结构光栅几何参数反演

微结构光栅是一种广泛应用的电子元件。采用随机微粒群优化(SPSO)算法反演了一维铝基衬底矩形光栅的几何结构参数。首先介绍了严格耦合波分析(RCWA)法和微粒群优化算法的基本原理,并采用RCWA法求解了光栅内电磁场问题;然后根据正问题求得的光栅光谱反射率建立目标函数,并采用SPSO算法优化目标函数,反演得到单槽和双槽矩形光栅的周期、凸脊宽度和凹槽深度;最后分析了种群大小和搜索区间对反演结果的影响。结果表明,SPSO算法可以准确地反演光栅几何结构参数,并推荐种群数取30。

新型微结构光栅的基础研究

采用微电子工艺技术和衍射光学技术相结合 ,可以设计加工出新型的微结构光栅 ,实现以往传统光栅很难实现的新功能。本文报道了我们课题组在新型微结构光栅基础研究方面取得的最新研究成果。我们首次设计并加工出了 4种新型微结构光栅 :六角阵列泰伯效应光栅、色分离光栅、双层计算机全息图和圆环达曼光栅。

利用传输矩阵法对超结构光栅DBR反射谱的研究

超结构光栅DBR(SSGDBR)半导体激光器是目前光通讯中应用最有前景的可调谐激光器之一。利用传输矩阵法模拟了SSGDBR的反射谱。计算中,把SSGDBR每一个光栅节距看成基本单元。对于SSGDBR的注入不同电流,反射光谱显示出调谐特征。

微结构光纤光栅谐振峰的分析

利用光束传播法对微结构光纤布拉格光栅谐振特性进行了模拟研究。验证了微结构光纤光栅的多谐振峰结构,并且谐振峰数量取决于内包层直径;定量地研究了微结构光纤光栅掺锗纤芯尺寸对整体反射率、各谐振峰强度和谐振波长漂移的影响,从而为设计光敏微结构光纤提供参考依据;提出当这种光栅产生合适的线性啁啾时,可获得宽带可调谐光谱,三角形微结构光纤光栅啁啾系数等于0.0012时可产生接近15nm的3dB宽带光谱。

一种高密度光栅结构光编码方法

针对光栅结构光传感器三维测量过程中光条识别问题,提出一种新的金字塔子光栅投射法结构光编码方法。该方法把高密度光栅逐级细分为若干个可容易识别的子光栅,用空间二分编码方法分别对每个子光栅进行编码,并详细介绍了确定光条点码值的方法。把该编码方法应用于光栅结构光传感器中,实现了维纳斯雕像的三维测量,并给出了三维重建结果。结果表明,该编码方法误码率仅为0.75%,特别适用于物体三维轮廓致密测量。

高衍射效率亚波长结构Dammann光栅的设计

传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件,其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法,提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法,且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用自编的仿真程序包设计了多个光栅,并分析了制作误差对其衍射效率和光强均匀性的影响.仿真结果表明,用该方法所设计的Dammann光栅的衍射效率超过92%.

纳秒激光刻蚀玻璃基质铬薄膜直写微光栅结构

利用波长为351nm的半导体泵浦全固态脉冲激光器,采用双光束干涉方法,对蒸镀在石英玻璃衬底上的铬薄膜直接刻蚀形成微光栅结构的方法进行了实验研究.通过实验,分析了激光能量和脉冲数与微光栅结构槽形和一级衍射效率之间的关系.利用光学显微镜和原子力显微镜检测分析光栅槽形,测得槽深为253nm的最佳微光栅结构,并测得其在波长为532nm的激光的一级衍射效率为6.5%.结果表明:在激光能量为1150μJ时,适当增加曝光脉冲数有利于提高制备光栅的槽深和一级衍射效率.

超疏水光栅微结构表面减阻试验研究

为了研究超疏水固体表面的微结构对减阻特性的影响,首先利用飞秒激光加工技术在光滑K9玻璃基面上加工出微脊光栅结构,然后将光滑K9玻璃与光栅结构K9玻璃置于干燥箱内进行硅烷化处理,以降低表面自由能,最后用AR-G2流变仪测量两表面的流变特性,试验用流体为体积分数40%的甘油溶液和水。试验结果表明:两表面均存在明显滑移,即都具有减阻特性,且光栅结构的超疏水表面比光滑结构的疏水表面的减阻效果明显;减阻效果随着流体粘度的增大而增强。

基于超结构光纤光栅的自发布里渊散射检测系统设计与实现

为解决光纤背向散射信号中自发布里渊散射信号提取困难的问题,针对自发布里渊散射信号的频谱特点,设计并制作了一种双峰、波长可调结构的超结构光纤光栅滤波器。该滤波器具有滤波抑制比高、滚降特性好、线宽窄、中心波长可调、插损低、稳定性高等特点。通过两级超结构光纤光栅的级联,对瑞利散射信号的抑制达到约30 dB,可以把自发布里渊散射信号的2个峰同时提取出来。在此基础上,搭建了基于布里渊散射技术的全分布式光纤传感实验系统,对长度约为32 km的传感光纤进行了实验测量,在对被测光纤上长度为130、150 m的两段光纤分别施加1200μ,ε温度变化20°C时,系统较清楚地显示出应力、温度对被测光纤的作用效果。测量结果表明,该系统可以实现光纤温度及应力的变化监测。

光纤光栅结构对磁场测量性能的影响

提出了一种基于光纤光栅的磁场测量方法。该方法主要是通过法拉第效应和对偏振相关损耗的测量来实现磁场测量。文中主要分析了不同光纤光栅结构对磁场测量性能的影响。分别通过分析普通采样光栅、啁啾采样光栅和切趾采样光栅由于透射谱的差异而导致磁场引起的透射光偏振损耗的不同,对这几种光栅结构及不同的光栅参数对测量范围、测量灵敏度的影响进行了仿真,为下一步的实验研究打下了基础。

光纤光栅型智能结构损伤识别的小波包分析

基于结构振动监测技术,采用小波包分析方法对采集的结构振动信号进行了小波分解。介绍了小波包分解技术,提出将小波包能量谱作为损伤指标用以表征结构的损伤状态。在相同损伤位置不同损伤程度、不同损伤位置相同损伤程度的两种情况下对试件进行了六种不同损伤工况的振动信号分析。数据分析结果表明,结构的损伤将导致结构振动信号小波包分解中特定阶数的能量增加,而所提出的损伤指标对结构的损伤程度、损伤距离及损伤位置与光栅传感器之间的角度均敏感,实验中能够识别12 g重物且距离光纤光栅传感器30 cm的损伤,表明对智能结构的在线损伤识别是可行的。

用于光束整形的表面等离子体双光栅结构

为了对双边布拉格反射波导半导体激光器的远场双瓣特性进行整形,使之合并成为单瓣出光远场,在布拉格反射波导的出光腔面上制作了表面等离子体双光栅结构。利用Au-SiO2光栅结构对表面等离子体的耦合效应和表面等离子体的透射增强现象将双瓣远场耦合成为单瓣出射,然后通过Au-Si3N4光栅结构将透射的表面等离子体耦合成为光子进行准直出射,最终得到单瓣准直的远场光斑。计算结果表明:当Au-SiO2光栅厚度为50nm,填充因子为0.5,光栅周期为350nm;Au-Si3N4光栅厚度为70nm,填充因子为0.5,光栅周期为660nm时可以得到远场发散角压缩到6.1°的整形光斑,比没有双光栅结构的发散角缩小了3.6倍;其远场透射光功率达到了模式光源的62%,是没有双光栅结构单瓣出射功率的1.59倍;同时腔面反射率也降低到12.4%,是没有双光栅结构的0.53倍。结果显示,提出的双光栅结构优化了布拉格反射波导半导体激光器的出光远场特性。

振动辅助纳米压印制备大面积光栅结构

为了解决纳米压印过程中填充率低下,压印图案易发生形变等问题,提出了一种新型振动辅助纳米压印方法。在压印过程中对压印胶施加横向的振动,增大了压印力,从而提高了填充率。运用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),在波长300 nm~1000 nm范围内,数值模拟了不同光栅结构,得到了光栅结构参数变化对其吸收率的影响规律。在振动辅助装置上进行振动辅助纳米压印实验,实验结果表明:与传统纳米压印技术相比,压印胶的填充率提高了30%,并改善了压印后微结构的表面形貌,减少了缺陷。

啁啾超结构光纤布拉格光栅的一种新研究方法

从耦合波理论出发,利用传输矩阵分析了啁啾超结构光纤光栅,得到了其反射谱的解析式,数值计算结果表明:超结构光纤光栅的光栅总长度、折射率调制深度、占空比、取样周期和啁啾系数等参数都会影响反射谱的峰值和带宽。为超结构光纤光栅的设计提供了理论依据。

偶氮苯聚合物(PGMAA-20)膜光栅结构的分子取向机制

设计合成及表征了一种含偶氮苯聚合物(PGMAA 20)材料.利用两束S偏振光作为泵浦光在PGMAA 20膜上刻写光栅并观察光栅的衍射信号;然后再用相衬显微镜直接观察偶氮苯薄膜上的光栅结构,并以分子取向机制为基础对光栅形成和消除过程提出了新解释,这种观点被实验观察结果进一步证实.